本发明涉及一种基于振幅加权的拖缆与海底地震资料联合波形反演方法，属于反演地下介质速度模型技术领域。本发明包括如下步骤：获取观测数据，去噪处理，提取地震子波；利用给定的初始速度模型和提取的地震子波正演模拟生成地震资料；计算拖缆和海底地震资料的拟合误差；对拟合误差进行振幅加权；将振幅加权后的拟合误差作为反传震源，计算反传波场；计算速度模型的更新方向和步长；计算目标函数值；更新速度模型；判断更新后的速度模型是否满足需要。解决了强波阻抗界面下方地层反射波能量微弱导致常规全波形反演方法难以有效反演中深部地层速度的问题。